關(guān)于皮帶機(jī)軟啟動(dòng)的畢業(yè)論文_

1、百度文庫(kù)-讓每個(gè)人平竽地提升口我1 引言問(wèn)題的提出異步電動(dòng)機(jī)自發(fā)明一百年以來(lái)，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固、成本低、可靠 性高和高性能，已經(jīng)成了工業(yè)應(yīng)用的寵兒，成為經(jīng)典傳動(dòng)的核心成員。 標(biāo)準(zhǔn)三相感應(yīng)異步電動(dòng)機(jī)被廣泛應(yīng)用于各種機(jī)電能量轉(zhuǎn)換場(chǎng)所，煤礦帶 式輸送機(jī)就是其典型的應(yīng)用。帶式輸送機(jī)作為輸送散料的最可靠、最經(jīng) 濟(jì)的設(shè)備，已成為我國(guó)礦山的主要運(yùn)輸設(shè)備之一。早期帶式輸送機(jī)山于其 功率小、運(yùn)距短、速度低、電機(jī)與減速器之間一般釆用剛性聯(lián)軸器或液 力聯(lián)軸器即可滿足起動(dòng)要求。但隨著礦山生產(chǎn)能力的不斷提高，帶式輸送 機(jī)朝著大功率、長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、高速度方向發(fā)展,輸送機(jī)的起動(dòng)將直接 影響到該機(jī)能否正常運(yùn)行。主要表現(xiàn)在以

2、下兒個(gè)方面：(1)帶式輸送機(jī)滿載起動(dòng)是不可避免的。對(duì)于長(zhǎng)距離、大運(yùn) 量帶式輸送機(jī)，運(yùn)行過(guò)程中一旦發(fā)生緊急停車，再起動(dòng)時(shí)仍為滿載 起動(dòng)，因而滿載起動(dòng)是設(shè)計(jì)中必須考慮的。(2)必須延長(zhǎng)起動(dòng)時(shí)間，確保起動(dòng)的平穩(wěn)性。由于帶載起動(dòng), 且?guī)佥^高，起動(dòng)時(shí)間過(guò)短會(huì)引發(fā)物料與輸送帶之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng), 從而發(fā)生滾料現(xiàn)象，這一點(diǎn)對(duì)傾角運(yùn)輸尤為重要。因此要控制帶式 輸送機(jī)的起動(dòng)加速度。(3)山于大功率、高帶速的直接起動(dòng)，使輸送帶的動(dòng)張力增加 了好兒倍,對(duì)輸送機(jī)的元部件產(chǎn)生較大的沖擊，影響了各元部件、膠 帶及整機(jī)的穩(wěn)定性及使用壽命。百度文庫(kù)-讓每個(gè)人平竽地提升口我2(4)起動(dòng)張力增大引起輸送帶強(qiáng)度提高。山于輸送帶成本在

3、 帶式輸送機(jī)整機(jī)費(fèi)用中占40%60%,因而釆取有效措施控制起動(dòng) 張力，降低輸送帶強(qiáng)度，具有很可觀的經(jīng)濟(jì)效益。(5)山于大功率多電機(jī)同時(shí)起動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)的電流及電壓都會(huì) 產(chǎn)生較大的影響。異步電機(jī)的起動(dòng)鼠籠式異步電機(jī)起動(dòng)和直流電動(dòng)機(jī)一樣，異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械 在起動(dòng)過(guò)程中，要求電動(dòng)機(jī)具有足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使生產(chǎn)機(jī)械較快地 達(dá)到正常運(yùn)行；同時(shí)乂希望起動(dòng)電流不要太大，以免過(guò)大的起動(dòng)電流引 起電源電圧的下降，從而影響接在電網(wǎng)上的其他電氣設(shè)備的正常工作。不同負(fù)載和不同供電電網(wǎng)的容量，對(duì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能的要求是不一 樣的。對(duì)異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能的基本要求有：足夠大的起動(dòng)倍數(shù) Ks, =-；盡可能小的起動(dòng)電流倍數(shù)%

4、 ；起動(dòng)時(shí)間短，能符合生產(chǎn)技術(shù)要求；起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠等。其中最主要的是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和 起動(dòng)電流的倍數(shù)。12.1直接起動(dòng)在電力拖動(dòng)中使用最廣泛的電動(dòng)機(jī)時(shí)三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，小容 量的鼠籠異步電動(dòng)機(jī)一般都可以直接起動(dòng)。直接起動(dòng)即全壓起動(dòng)，通過(guò) 開關(guān)或接觸器將額定電源直接加在電動(dòng)機(jī)的定子繞組上，使電動(dòng)機(jī)山靜 止?fàn)顟B(tài)逐漸加速到穩(wěn)定運(yùn)行。這種起動(dòng)方法的優(yōu)點(diǎn)是所需設(shè)備少，線路 簡(jiǎn)單，但起動(dòng)電流大。這是由于當(dāng)電動(dòng)機(jī)剛投入電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子尚未開始轉(zhuǎn) 動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流就是短路電流，而限制短路電流的短路阻抗Z“的數(shù)值一 百度文庫(kù)-讓每個(gè)人平竽地提升口我3般很小，因此起動(dòng)電流較大。一般籠型異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)的電流倍

5、 數(shù)為%=57,這往往不能滿足起動(dòng)要求。就電動(dòng)機(jī)本身而言，籠型異步電動(dòng)機(jī)都允許在額定電壓下直接起 動(dòng)。但是否采用此法起動(dòng)，主要取決于供電變壓器容量的大小。一般情 況下，對(duì)于經(jīng)常起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)電流引起供電母線的電圧降落不超 過(guò)10%,而不經(jīng)常起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)電流引起供電母線的電壓降落如 不超過(guò)15%,才允許采用直接起動(dòng)。因?yàn)?，按?guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB755-65規(guī)定, 異步電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力褊1.6,這樣，當(dāng)供電電源電壓降低15%時(shí)， 接在同一電源上的其它異步電動(dòng)機(jī)的最大電磁轉(zhuǎn)矩變?yōu)?Mrma； =0.852x1.6M” =1.15MV,此時(shí)尚能在額定轉(zhuǎn)矩的負(fù)載下運(yùn)行。在電網(wǎng)容量足夠大，起動(dòng)電流不致引

6、起顯著的電壓降落時(shí)，如果沒(méi) 有其他特殊的起動(dòng)要求，應(yīng)優(yōu)先采用直接起動(dòng)。如果直接起動(dòng)引起電壓 降落超過(guò)15%,可采用降壓起動(dòng)的方法1.2.2降壓起動(dòng)降壓起動(dòng)就是降低電機(jī)端電壓的方法來(lái)限制起動(dòng)電流，待起動(dòng)完畢 后，再切換到額定端電壓下運(yùn)行。山于異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與端電壓 平方成正比，因此，降壓起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也隨之減小?？梢?，這種起 動(dòng)方法只能適用于對(duì)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高的場(chǎng)合，例如用于驅(qū)動(dòng)離心泵、 風(fēng)機(jī)等。常用的兒種降壓起動(dòng)方法有：1.定子電路串電抗起動(dòng)定子電路串電抗起動(dòng)，接通電源前，先將電抗串入定子繞組，起動(dòng)時(shí)合上電源開關(guān)，待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，再將電抗切除。山于起動(dòng)時(shí) 定子繞組串入的電抗器起到分壓作用

7、，使加在電機(jī)上的端電壓降低, 百度文庫(kù)讓每個(gè)人平鄒地提升口我4故減小了起動(dòng)電流。百度文庫(kù)讓每個(gè)人平鄒地提升口我5施加在定子每相繞組上的電壓降為U,因此丫接法時(shí)起動(dòng)電流/莎，可見起動(dòng)時(shí)，電源供給的起動(dòng)電流僅為山于起動(dòng)電流正比于定子的端電壓，而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩正比于定子端 電壓的平方。如果起動(dòng)時(shí)電機(jī)端電壓降到額定電壓的%倍，則起動(dòng)倍。因此，該起動(dòng)方法只能用于空載或輕載起動(dòng)。2.星型一三角型轉(zhuǎn)換降圧起動(dòng)（？-）,Y-起動(dòng)的方法只適用于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接成三角形 的電動(dòng)機(jī)。起動(dòng)時(shí)定子繞組接成星形，起動(dòng)完畢后再換成三角形。設(shè)電動(dòng)機(jī)每相短路阻抗乙為常值。當(dāng)定子繞組為接法時(shí),電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)的線電流b為：I心=羽

8、5,式中，S為電 動(dòng)機(jī)額定線電壓。當(dāng)電動(dòng)機(jī)定子繞組改為星形接法起動(dòng)時(shí)，這時(shí)接法直接起動(dòng)時(shí)畤在不考慮參數(shù)的變化情況下，由于M,嚴(yán)U；（U；為相電壓）,因而改為Y接法起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩M,”也減小到接法起動(dòng)時(shí) 的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩M心的丄。3Y-起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，故丫系列中4KW以上的電 動(dòng)機(jī)，定子繞組都按接法設(shè)計(jì)，以便釆用丫-起動(dòng)。現(xiàn)在星 三角磁力起動(dòng)器依然應(yīng)用很普遍。3.自耦變壓器起動(dòng)這種起動(dòng)方法是利用一臺(tái)降壓的自耦變圧器乂稱起動(dòng)補(bǔ)償 器，使加在定子繞組上的電壓降低，待起動(dòng)完畢后，再把電動(dòng) 機(jī)直接接到電源。百度文庫(kù)-讓每個(gè)人平竽地提升口我6設(shè)電動(dòng)機(jī)在額定電壓下，直接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流為/訥， 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩

9、為M訥。自耦變壓器原、副邊電壓之比為心，于是經(jīng) 過(guò)自耦變壓器降壓后，加在電動(dòng)機(jī)上的端電壓降為%，則電 動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流人=丄/訕。而人只是自耦變壓器的副邊電流, 自耦變壓器的原邊電流才是山電源提供的起動(dòng)電流廠，其值為: 廠=/”=4如由于電機(jī)端電壓降為（%），所以自耦變 kakc/ a壓器和起動(dòng)具有相同的性質(zhì)，其起動(dòng)和山電源提供的起動(dòng) 電流減少的倍數(shù)是一樣的。而自耦變壓器起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)在于不受 定子繞組接法的限制并且變比忍可以改變。一般起動(dòng)補(bǔ)償器備 有電源電壓的兒個(gè)抽頭。使用時(shí)可根據(jù)起動(dòng)電流和所需要的起 動(dòng)轉(zhuǎn)矩來(lái)選擇，這種起動(dòng)方法的缺點(diǎn)是增加了設(shè)備費(fèi)用。4.延邊三角形起動(dòng)丫-起動(dòng)方法設(shè)備簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)性

10、好，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩只有額定電 壓起動(dòng)時(shí)的*,因此只能適用于空載或輕載起動(dòng)，不適用于各種不 同起動(dòng)要求。延邊三角形起動(dòng)方法是從丫-起動(dòng)方法演變而來(lái)的， 不同之處僅在定子每相繞組中多一個(gè)中間抽頭。電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí) 定子繞組接成三角形。起動(dòng)時(shí)，定子繞組的一部分仍接成三角形， 剩下的部分接成星形。它象一個(gè)三角形的三個(gè)邊延長(zhǎng)，故稱延邊三 角形起動(dòng)。根據(jù)延邊三角形接法時(shí)的特點(diǎn)，定子每相繞組所承受的電壓， 小于三角形接法時(shí)的電壓但大于星形接法時(shí)的嘆”。因此，起 百度文庫(kù)-讓每個(gè)人平竽地提升口我7動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩比直接起動(dòng)時(shí)小，但比丫-起動(dòng)時(shí)大。采用不同 的抽頭比例，即可適應(yīng)不同的起動(dòng)要求。這樣起動(dòng)方法的缺點(diǎn)是定

11、 子繞組的制造比較負(fù)載。5. 部分繞組起動(dòng)若正常運(yùn)行電動(dòng)機(jī)的定子每相繞組山兩條或多條并聯(lián)支路組 成。起動(dòng)時(shí)，僅將各相繞組中的一條支路接入電源。這時(shí)，由于定 子繞組阻抗的增加，使起動(dòng)電流減小，起動(dòng)完畢后再將其余支路接 入電源。6. 電機(jī)的軟起動(dòng)前面介紹異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法與設(shè)備，如丫-降壓起動(dòng)、自 耦變壓器降壓起動(dòng)等，較大程度地緩解了在供電變壓器容量相對(duì)不 夠大時(shí)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的矛盾。但它們還存在著明顯不足之處，如沒(méi)解 決電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間電流沖擊問(wèn)題，而且上述起動(dòng)設(shè)備在起動(dòng)過(guò)程中 需進(jìn)行電壓切換，電動(dòng)機(jī)也將有瞬時(shí)大電流沖擊問(wèn)題。另外，起動(dòng) 設(shè)備的觸點(diǎn)多，發(fā)生故障也多，維護(hù)工作量大等。隨著電力電子技術(shù)的

12、進(jìn)步和發(fā)展，一種稱為軟起動(dòng)器（或固態(tài)軟 起動(dòng)器）的新型起動(dòng)設(shè)備正在工業(yè)中推廣應(yīng)用。這種軟起動(dòng)器使得電 動(dòng)機(jī)起動(dòng)平穩(wěn)，對(duì)電網(wǎng)沖擊小，還可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)軟停車、軟制動(dòng), 以及電動(dòng)機(jī)的過(guò)載、缺相等保護(hù)，還能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)輕載節(jié)能運(yùn)行等。2.電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)與傳統(tǒng)起動(dòng)設(shè)備相比，軟起動(dòng)器具有更好的起動(dòng)控制性能及保護(hù)性 能。隨著它的推廣和應(yīng)用，軟起動(dòng)器將很快成為替代傳統(tǒng)起動(dòng)設(shè)備的產(chǎn) 百度文庫(kù)-讓每個(gè)人平竽地提升口我8品。軟起動(dòng)的由來(lái)與發(fā)展三相交流電動(dòng)機(jī)發(fā)明以來(lái)，經(jīng)歷了 100多年的歷程。在這漫長(zhǎng)的歲 月中，它為奠定與發(fā)展這項(xiàng)經(jīng)典的傳動(dòng)技術(shù)樹立了豐碑，然而，電動(dòng)機(jī) 的起動(dòng)特性卻一直舉步維艱，難以跨出“硬起動(dòng)”的框框

13、。眾所周知， 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)刻出現(xiàn)的起動(dòng)電流最高可達(dá)電動(dòng)機(jī)額定電流的15倍，這 樣大的電流不僅加重了進(jìn)線、供電電網(wǎng)以及接在電動(dòng)機(jī)前面的開關(guān)電器 的負(fù)荷，而且同時(shí)出現(xiàn)的巨大轉(zhuǎn)矩乂會(huì)使電動(dòng)機(jī)發(fā)生猛烈的沖振，并且 也給用作動(dòng)力傳輸?shù)妮o助設(shè)備（例如三角皮帶、變速機(jī)構(gòu)）和做功的機(jī) 械設(shè)備帶來(lái)不可避免的機(jī)械沖擊。所以，這種“硬起動(dòng)”不僅會(huì)縮短傳 動(dòng)單元和做功機(jī)械設(shè)備的使用壽命，而且過(guò)高的起動(dòng)電流還會(huì)引起供電 電網(wǎng)的電壓驟然跌落，致使那些對(duì)電壓敏感的用電設(shè)備產(chǎn)生負(fù)面的影 響。為了降低這種高倍的起動(dòng)電流，迄今為止使用得最普遍的是星三角 磁力起動(dòng)器。在電動(dòng)機(jī)繞組星形接線時(shí)，電動(dòng)機(jī)電流僅為三角形接線時(shí) 的%,遺憾的

14、是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩也同樣降低到三角形接線時(shí)的%。為了 使電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速時(shí)達(dá)到它的額定轉(zhuǎn)矩，在經(jīng)歷了預(yù)先設(shè)定的時(shí)間 后，乂從星形接線轉(zhuǎn)換到三角形接線，在轉(zhuǎn)換過(guò)程中出現(xiàn)的電流峰值反 作用于供電電網(wǎng)；同樣，此時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩沖擊使傳動(dòng)單元還是落入“碩 起動(dòng)”的俗套。近年來(lái)，隨著電子技術(shù)與控制技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，人們終于在20 世紀(jì)90年代初找到了令人滿意的起動(dòng)特性，電子式軟起動(dòng)器就此應(yīng)運(yùn) 而生，它的問(wèn)世立即受到廣大用戶的重視與青睞。該類電子式軟起動(dòng)器 以晶閘管為主電路，微控制器作為核心控制單元來(lái)完成電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過(guò) 百度文庫(kù)-讓每個(gè)人平竽地提升口我9程，已成為可能。國(guó)內(nèi)外已有各種SCR為主體的電子式固態(tài)起動(dòng)

15、器出現(xiàn) 在市場(chǎng)上。軟起動(dòng)的方式主要指軟起動(dòng)裝置按什么原則規(guī)律將電動(dòng)機(jī)從零速 升至額定轉(zhuǎn)速。其中出現(xiàn)了各種起動(dòng)方式“斜坡電壓起動(dòng)方式“”恒電 流或限流起動(dòng)方式“、脈沖突跳方式”等等。典型產(chǎn)品有靂諾爾公司的 軟起動(dòng)器，提供起動(dòng)方式有：限流起動(dòng)、斜坡電壓起動(dòng)、轉(zhuǎn)矩加突跳控 制起動(dòng)、轉(zhuǎn)矩控制、電壓控制5種。其他軟起動(dòng)裝置 有西門子、AB、 ABB等公司的產(chǎn)品，其中不外乎上面集中起動(dòng)方式，各軟起動(dòng)裝置廠家 為方便用戶、增加產(chǎn)品的適應(yīng)性。均提供了眾多的可資遴選的起動(dòng)方式; 其中SIEI公司提供的起動(dòng)方式就有10種之多：普通負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)起動(dòng)、高 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩負(fù)載、常用泵、需帶突跳起動(dòng)的泵、輕型傳輸帶、重型傳輸帶、

16、小慣量風(fēng)機(jī)、大慣量風(fēng)機(jī)、往復(fù)式壓縮機(jī)、螺旋式壓縮機(jī)。在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中通過(guò)控制電路控制晶閘管導(dǎo)通角的大小，使電 動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流根據(jù)工作要求所設(shè)定的規(guī)律進(jìn)行變化,這樣，電動(dòng)機(jī)起動(dòng) 電流大小、起動(dòng)方式均可任意調(diào)整與選擇，使電動(dòng)機(jī)處于最佳起動(dòng)過(guò)程, 同時(shí)還可以減少起動(dòng)功率損耗。一般軟起動(dòng)方式1.斜坡電壓起動(dòng)早期的軟起動(dòng)器是以起動(dòng)電壓為控制對(duì)象進(jìn)行軟起動(dòng)的。圖2-1 斜坡電壓控制示意圖。百度文庫(kù)讓每個(gè)人平鄒地提升口我10圖21斜坡電壓起動(dòng)圖中，起動(dòng)電圧先以設(shè)定的速率增加，然后再轉(zhuǎn)為額定電壓。 這種起動(dòng)方式比傳統(tǒng)的自精變壓器或Y-A降壓起動(dòng)有了較大的進(jìn) 步，但在某些工況應(yīng)用時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)較大的二次沖擊電流

17、，而且容 易損壞晶閘管。2.恒電流起動(dòng)U前的軟起動(dòng)器大都以起動(dòng)電流為控制對(duì)象進(jìn)行軟起動(dòng)的。起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流保持恒定（即限定起動(dòng)電流），其電流限定值Ism通常在電機(jī)額定電流的一倍之間選擇。5恒流起動(dòng)時(shí)間圖2-2表示了這種恒流軟起動(dòng)方式的電流特性。設(shè)定的電流限 百度文庫(kù)-讓每個(gè)人平竽地提升口我11定值Ism大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)時(shí)間短；Ism小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩就小， 起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)。這種起動(dòng)方式一般適用于起動(dòng)慣性大的場(chǎng)合3.斜坡恒流軟起動(dòng)若控制起動(dòng)電流以一定的速率平穩(wěn)地增加，當(dāng)起動(dòng)電流增大到 所設(shè)定的電流限定值/咖時(shí)，就將起動(dòng)電流保持恒定直至起動(dòng)結(jié)束。心一斜坡起動(dòng)時(shí)間2 恒流起動(dòng)階段圖表示了斜坡恒流軟起

18、動(dòng)方式的電流特性。從圖中可以看出， 電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過(guò)程分為兩個(gè)階段，先為斜坡起動(dòng)階段，后為恒流起 動(dòng)階段。當(dāng)起動(dòng)即將結(jié)束時(shí)起動(dòng)電流會(huì)自動(dòng)減下來(lái)。起動(dòng)電流上升 變化率和恒流值都可以任意設(shè)定，恒流值/咖大小決定起動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng) 短。因此，起動(dòng)電流上升變化率和恒流值一般應(yīng)根據(jù)負(fù)載情況與生 產(chǎn)要求來(lái)設(shè)定，以便軟起動(dòng)器獲得最佳的起動(dòng)過(guò)程，并減小起動(dòng)損 耗。斜坡恒流軟起動(dòng)方式一般適用于空載或輕載起動(dòng)，也適用于起 動(dòng)轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速增加而增大的負(fù)載設(shè)備，如通風(fēng)機(jī)、水泵等。4.脈沖恒流軟起動(dòng)百度文庫(kù)-讓每個(gè)人平竽地提升口我12這種起動(dòng)方式在起動(dòng)初始階段有一個(gè)較大的起動(dòng)沖擊電流，該 電流值大于設(shè)定的恒流值/“”，從而能產(chǎn)生

19、較大的起動(dòng)沖擊轉(zhuǎn)矩去克 服較大的靜摩擦阻轉(zhuǎn)矩，使設(shè)備能夠起動(dòng)；然后進(jìn)入恒流起動(dòng)階段, 直至起動(dòng)結(jié)束。圖2-4表示了脈沖恒流軟起動(dòng)方式的電流特性。G 脈沖起動(dòng)時(shí)間匚2 一恒流起動(dòng)階段圖中脈沖起動(dòng)階段電流的幅值和脈沖維持時(shí)間是可以設(shè)定的。 顯然，這種起動(dòng)方式的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，適用于重載起動(dòng)，如皮帶輸送 機(jī)、磨煤機(jī)的帶載起動(dòng)。除了上面介紹的軟起動(dòng)方式外，還有電壓與電流控制的各種組 合方式，如斜坡電壓與電流限制下的軟起動(dòng)，起動(dòng)脈沖、斜坡電壓 與電流限制下的軟起動(dòng)等。軟起動(dòng)的控制百度文庫(kù)-讓每個(gè)人平竽地提升口我13對(duì)一個(gè)好的軟起動(dòng)過(guò)程：應(yīng)該是對(duì)電網(wǎng)影響（包括諧波公害）小的; 起動(dòng)耗時(shí)短的；沖擊電流量小的；機(jī)

20、械沖擊力小的；噪聲小的；電動(dòng)機(jī) 溫升小的過(guò)程；對(duì)于不同的用戶其對(duì)每一指標(biāo)的側(cè)重點(diǎn)不同，所以產(chǎn)生 廠家為一產(chǎn)品會(huì)配置如此多的起動(dòng)方式，以滿足不同的用戶需求，以達(dá) 到占有市場(chǎng)的目的。市場(chǎng)上真正達(dá)到智能化軟起動(dòng)裝置的很少，許多軟起動(dòng)裝置均冠以 “智能化”的名字無(wú)非是提升自身產(chǎn)品的市場(chǎng)策略。LI前除了以SCR為主體的固態(tài)軟起動(dòng)裝置，應(yīng)用中還有液壓耦合軟 起動(dòng)裝置,本文主要討論以晶閘管為主體的固態(tài)軟起動(dòng)裝置。從晶閘管的 觸發(fā)角控制出發(fā)，前人對(duì)于這種固態(tài)軟起動(dòng)器的裝置做了許多改進(jìn)和提 供，如以基于FPGA技術(shù)對(duì)觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)，提高觸發(fā)脈沖控制的可靠 性，用IGBT等大功率可關(guān)斷控制器件替代晶閘管，都取得了

21、一定的成 果，但一定程度使硬件設(shè)計(jì)變得復(fù)雜，成本提高。對(duì)于一個(gè)智能化的軟起動(dòng)裝置，首先應(yīng)該包含對(duì)軟起動(dòng)過(guò)程作出評(píng) 價(jià)的體系，其次能對(duì)對(duì)象作至少時(shí)離線辨識(shí)，最后裝置應(yīng)工作在反饋或 前饋控制原則下，控制是在檢測(cè)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于無(wú)速度反饋環(huán)節(jié)的SCR軟起動(dòng)裝置，電流和電壓是U前SCR 軟起動(dòng)裝置所能感知的變量或者還有若干點(diǎn)的溫度和起動(dòng)時(shí)間。SCR軟 起動(dòng)裝置無(wú)法超越它的感知能力。本課題擬對(duì)煤礦皮帶運(yùn)輸機(jī)的軟起動(dòng) 作出分析，比較分析U前各種軟起動(dòng)實(shí)施方案，根據(jù)特定的運(yùn)行工況設(shè) 計(jì)合理的軟起動(dòng)方式，同時(shí)通過(guò)電流閉環(huán)實(shí)現(xiàn)SCR多方式軟起動(dòng)。通過(guò)電流閉環(huán)實(shí)現(xiàn)SCR多方式軟起動(dòng)控制理論認(rèn)為，任何確定型多變

22、量控制系統(tǒng)，都可以山輸入變量X(/)到輸出變量丫的映射來(lái)描述：y(r) = FX(r),其中X(r)是各輸 百度文庫(kù)-讓每個(gè)人平竽地提升口我14入XQ、X2(r),. X”(r)的向量表示;Y(f)是各輸出心)、(/)，打 的向量表示；F*表示映射關(guān)系，X(0是“象源“，”/)是”象“。如 果指定丫中某一分量打(應(yīng)該是某一曲線)，可以激勵(lì)出此打的 X(/) 般不唯一,其中，XQ)、X2(Z), .Xm的某一組合可以實(shí)現(xiàn) 丫，則另一組合也可以實(shí)現(xiàn)r(r)o但是如果對(duì)單輸入系統(tǒng)輸入變量為X(/),且非零X映射的場(chǎng) 非零，則可以實(shí)現(xiàn)打的X(f)就是唯一的。這是1一1對(duì)應(yīng)的映射系統(tǒng)。 這類系統(tǒng)中的任一

23、變量都可以視為“象源“，其他一切變量均是其映射 生成的”象“。SCR軟起動(dòng)裝置和對(duì)象組成的系統(tǒng)，在對(duì)象悄況不變得 條件下，在起動(dòng)過(guò)程范圍內(nèi)，正好就是這樣的系統(tǒng)。輸入變量SCR觸發(fā) 角a(/)就是”象源“，它通過(guò)系統(tǒng)映射為“象”：由/、U、”等 變量表征的整個(gè)軟起動(dòng)過(guò)程。也可以將電動(dòng)機(jī)電壓U或定子電流/ 視為“象源“，軟起動(dòng)過(guò)程中一切物理量(包括。)的變化過(guò)程均是 山”象源“ /(/)或U(/)映射產(chǎn)生的”象“。山于SCR軟起動(dòng)裝置電壓或 電流閉環(huán)的響應(yīng)速度很快，乂可以把電流給定廠視同/(/),電壓給定 曠視同卩，只要精心構(gòu)建好廠或tr就可以演繹出任一種起動(dòng) 方式所期望的結(jié)果?？刂茖?duì)象情況的變異

24、(例如電網(wǎng)電壓、電動(dòng)機(jī)溫升、負(fù)載強(qiáng)弱的變 化)是破壞上述映射關(guān)系的擾動(dòng)，山于電流閉環(huán)的抗擾動(dòng)性優(yōu)于電圧閉 環(huán),我們多選擇廠為“象源“。百度文庫(kù)-讓每個(gè)人平竽地提升口我15只有存在對(duì)象較大變異頻發(fā)的條件下，才需要對(duì)電流閉環(huán)無(wú)法抑制 的擾動(dòng)作補(bǔ)償，就是按照獲悉的擾動(dòng)的性質(zhì)和強(qiáng)隊(duì)對(duì)電流給定廠在線 修正。所以對(duì)于SCR軟起動(dòng)裝置只要構(gòu)建一恰當(dāng)?shù)?(；(/),然后建立一個(gè) 好的軟起動(dòng)過(guò)程評(píng)價(jià)體系，不斷改進(jìn)廠，實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)裝置的真正智能 化。我們軟起動(dòng)器的初級(jí)智能化可以通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)。首先是軟起動(dòng)過(guò)程 的評(píng)價(jià)，綜合特定應(yīng)用對(duì)象，考慮特定起動(dòng)要求，如起動(dòng)電流沖擊，發(fā) 熱，能量損耗、傳動(dòng)系統(tǒng)的平均加速度等指標(biāo)來(lái)衡

25、量。在硬件上落實(shí)對(duì) SCR軟起動(dòng)裝置各項(xiàng)要求的可感知性的基礎(chǔ)上，將要求量化，再根據(jù)每 一要求的重要程度給量化加權(quán)，得出評(píng)價(jià)函數(shù)，給出軟起動(dòng)過(guò)程的質(zhì)量 評(píng)價(jià)。其次是電流給定與起動(dòng)過(guò)程映射關(guān)系離線仿真，為了軟起動(dòng)映射 關(guān)系仿真軟件，我們必須掌握對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，特別是電網(wǎng)的輸出阻抗, 電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性M(”)和負(fù)載特性M成(“)以及折算到電動(dòng)機(jī)的總飛輪 慣量工GO?。仿真軟件的任務(wù)就是預(yù)測(cè)山給定的電流曲線廠引起的 整個(gè)軟起動(dòng)過(guò)程。仿真軟件的輸入包括對(duì)象的數(shù)學(xué)模型和既定的廠， 它的輸出則包括(/)、/、U、網(wǎng)壓匕，八M(f)、Mjr)及其電機(jī) 的發(fā)熱量W等。/ (/)是否可用應(yīng)以仿真輸出圖形(/)是否

26、適宜為標(biāo) 準(zhǔn)。離線辨識(shí)，讓SCR軟起動(dòng)裝置對(duì)象系統(tǒng)按任意方式作一次軟起動(dòng)， 在這一過(guò)程中，釆集電流/(/)電壓U，電網(wǎng)電壓、電機(jī)功率因數(shù)等, 結(jié)合某些已知數(shù)據(jù)和先驗(yàn)猜測(cè)，通過(guò)不斷改進(jìn)吻合程度的方法獲取對(duì)象 的數(shù)學(xué)模型。起動(dòng)過(guò)程中，如果同時(shí)采集(/)數(shù)據(jù)對(duì)于建模的精度是大 好處的，但是從硬件的組成上比較麻煩，這就需要權(quán)衡。百度文庫(kù)-讓每個(gè)人平竽地提升口我16最后是通過(guò)軟起動(dòng)過(guò)程質(zhì)量評(píng)價(jià)體系生成比較理想的電流曲線 廠。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的安全要求電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，是指電動(dòng)機(jī)按正常工作條件接通電源時(shí)，從靜止?fàn)顟B(tài) 過(guò)渡到以一定的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行的過(guò)程。為了使電動(dòng)機(jī)能夠轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，并 能很快地達(dá)到所需的轉(zhuǎn)速而正常工作，要求

27、電動(dòng)機(jī)具有足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn) 矩，同時(shí)乂希望起動(dòng)中的電流不太大。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流是電動(dòng)機(jī)起 動(dòng)性能中最重要的兩項(xiàng)指標(biāo)、一般在電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)中都對(duì)它們規(guī) 定了限值，以保證電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)能力。如果電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩相對(duì)于負(fù) 載轉(zhuǎn)矩來(lái)說(shuō)不夠大，那么拖動(dòng)負(fù)載從靜止到達(dá)所需轉(zhuǎn)速的起動(dòng)時(shí)間就會(huì) 延長(zhǎng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)、低速爬行其至不能起動(dòng)的現(xiàn)象，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱。如果電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流很大，在電網(wǎng)容量不夠大時(shí)，就會(huì)使電網(wǎng)電 壓顯著下降。這會(huì)帶來(lái)兩方面的危害：一是使電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩減小， 不利于起動(dòng)；二是會(huì)影響接在同一電網(wǎng)上的其他電動(dòng)機(jī)和電氣設(shè)備的正 常工作。在電動(dòng)機(jī)直接接到電源上起動(dòng)(即直接起動(dòng))時(shí)，通

28、常都將出現(xiàn) 很大的起動(dòng)電流。因此，起動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)必須根據(jù)電網(wǎng)容量和機(jī)械負(fù)載對(duì) 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求等來(lái)選擇適當(dāng)?shù)钠饎?dòng)方法。在電網(wǎng)容量不夠大或者電動(dòng) 機(jī)本身不允許通過(guò)很大電流的情況下，必須采用限制或減小起動(dòng)電流的 起動(dòng)方法。三相異步電動(dòng)機(jī)在直接起動(dòng)時(shí)，一般起動(dòng)電流為其額定電流值的 47倍，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的12倍。在一般情況下，直接起動(dòng)時(shí) 起動(dòng)電流引起的電圧降落，對(duì)經(jīng)常起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)只要不超過(guò)10%,對(duì)不 經(jīng)常起動(dòng)的只要不超過(guò)15%,就允許采用直接起動(dòng)方法，而不致影響接 百度文庫(kù)-讓每個(gè)人平竽地提升口我17在同一電網(wǎng)上的其他異步電動(dòng)機(jī)的正常工作。如果電網(wǎng)容量不夠大而不 能直接起動(dòng)時(shí)，可以采用降低電壓的辦

29、法即降壓起動(dòng)。當(dāng)然，電壓降低 后，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也隨之降低了，因此降壓起動(dòng)方法只適用于對(duì)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要 求不高的場(chǎng)合（如驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)、離心泵等）。如果既要求起動(dòng)電流小、同時(shí) 乂要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，那么就需要采用起動(dòng)性能好的異步電動(dòng)機(jī)，如深榴 式、雙鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，或繞線式異步電動(dòng)機(jī)。U前礦山長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)的起動(dòng)主要釆用以下3種技術(shù)（1）差動(dòng)輪系液粘調(diào)技術(shù)。差動(dòng)輪系液粘調(diào)速裝置主要 山行星齒輪減速器與可控液粘離合器組成，其主要工作原理通過(guò) 調(diào)節(jié)離合器中的油壓利用摩擦片間所形成的油膜的動(dòng)力粘性來(lái) 傳遞動(dòng)力，并控制減速器輸出軸的轉(zhuǎn)速，達(dá)到輸送機(jī)的軟起動(dòng)。 該裝置起動(dòng)時(shí)調(diào)速精度高，可以變速運(yùn)行，缺點(diǎn)是其成本和維護(hù)

30、費(fèi)用高。（2）變頻調(diào)速裝置，變頻調(diào)速裝置主要由功率器件一 IGBT絕緣柵極可控晶體管、控制器與電抗器組成。其工作原理: 通過(guò)控制器來(lái)調(diào)節(jié)功率器件中的柵極，使進(jìn)入功率器件的交流電 源頻率發(fā)生變化，根據(jù)公式n = ?也，改變頻率則改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)P速，可使電機(jī)按一定設(shè)定的速度起動(dòng)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟起動(dòng)，該裝置 起動(dòng)時(shí)調(diào)速精度高，可以變速運(yùn)行。調(diào)速范用大，缺點(diǎn)是控制裝 置成本高，控制系統(tǒng)變得復(fù)雜，使用維護(hù)費(fèi)用也高。（3）液力調(diào)速裝置。液力調(diào)速裝置主要山液力耦合器、 電動(dòng)執(zhí)行器，稀油潤(rùn)滑裝置與油箱等組成。其工作原理是利用傳 百度文庫(kù)-讓每個(gè)人平竽地提升口我18動(dòng)介質(zhì)來(lái)傳遞動(dòng)力。通過(guò)調(diào)節(jié)耦合器工作腔內(nèi)充液量的多少

31、，來(lái) 控制耦合器輸出軸的速度，達(dá)到輸送機(jī)的軟起動(dòng)。該裝置起動(dòng)時(shí) 的調(diào)速精度高，也可變速運(yùn)行，運(yùn)行可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作維護(hù) 方便，價(jià)格低廉，缺點(diǎn)調(diào)速范圍小。電機(jī)起動(dòng)特性分析電力拖動(dòng)系統(tǒng)一般是山電動(dòng)機(jī)，生產(chǎn)機(jī)械、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)和 電源組成，如圖所示，在電力拖動(dòng)系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)將取自電網(wǎng)的電能轉(zhuǎn) 變?yōu)闄C(jī)械能，帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械按照預(yù)期的運(yùn)行規(guī)律實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝過(guò)程。雖 然生產(chǎn)系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)和負(fù)載特性各部相同，但是從理論分析的角度均 可以把它們抽象為單一轉(zhuǎn)軸的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)只具有一個(gè)負(fù)載轉(zhuǎn)矩 和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。這樣便于研究百度文庫(kù)-讓每個(gè)人平竽地提升口我19dJ + co dt(2-1)J dn9557(2

32、-3)圖2-5電力拖動(dòng)系統(tǒng)一般組成作用于電力拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩有電動(dòng)機(jī)的軸轉(zhuǎn)矩M和負(fù)載轉(zhuǎn)矩M- 設(shè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為丿，角速度為則角動(dòng)量為丿,根據(jù)動(dòng)力學(xué)規(guī)律,可得到系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式的一般形式:一般丿為常量，則罟（2-2）拖動(dòng)系統(tǒng)在起動(dòng)過(guò)程中，描述系統(tǒng)狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)方程為:2.5.1帶式輸送機(jī)的起動(dòng)參數(shù)選擇對(duì)于帶式輸送機(jī)起動(dòng)參數(shù)的要求，判斷某種軟起動(dòng)起動(dòng)是否滿足要 求的主要依據(jù)是該軟起動(dòng)系統(tǒng)能否保證輸送機(jī)的張力（決定了輸送帶和 各機(jī)械部件的設(shè)計(jì)強(qiáng)度）和起動(dòng)性能在給定的安全度內(nèi)。在起動(dòng)時(shí)，最大張力不大于輸送帶許用動(dòng)張力，對(duì)鋼繩芯膠帶D2N22101標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定動(dòng)安全系數(shù) 4.8起動(dòng)中，乂為了保證輸送機(jī)平穩(wěn)，避免發(fā)

33、生共振等動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象, 輸送機(jī)的起動(dòng)時(shí)間應(yīng)大于下分支輸送機(jī)帶縱向應(yīng)力波山機(jī)頭傳到機(jī) 尾的時(shí)間/八 5召，（2-4）C. 一輸送機(jī)帶縱向應(yīng)力波的傳遞速度L 輸送機(jī)的帶長(zhǎng)百度文庫(kù)讓每個(gè)人平鄒地提升口我20T1.4 maxKBS,(2-5)二二一一耳）=乎一+化(2-6)(2-7)1.帶式輸送機(jī)軟起動(dòng)參數(shù)的計(jì)算輸送帶許用最大加速力根據(jù)DIN22101設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，輸送帶許用的最大起動(dòng)張力為:式中KN-帶強(qiáng)，一帶寬，S”一動(dòng)安全系數(shù) 因此輸送帶許用的最大加速度力為：式中人一滿載起動(dòng)時(shí)的張力，耳一滿載運(yùn)行阻力 傳動(dòng)系統(tǒng)最大有效驅(qū)動(dòng)圓周力Zmn+亠5 mP 電機(jī)功率;KA =起動(dòng)系數(shù)，KA =四竺;MN傳動(dòng)系數(shù)

34、比；DT 一傳動(dòng)滾筒直徑;心一電機(jī)額定速度;乙一單個(gè)傳動(dòng)單元折算到傳動(dòng)滾筒外圓的等效直線運(yùn)動(dòng)質(zhì) 量加一滿載輸送機(jī)等效總質(zhì)量百度文庫(kù)讓每個(gè)人平鄒地提升口我21(2-8)(2-9)mx + Fl(x Dr x nN.fA.(2-H)由起動(dòng)中作用到輸送帶上的最大起動(dòng)力不超過(guò)許用值，即FUA N(1-5)Z勿1(1一2(2-23)將式代入(2_22)解得:(2-23)與(2-20)_廿(工G”)3581 X 1 3廠(加 P2JV(1-5)Zds(2-24)S(1 -幾)旳對(duì)于恒電流起動(dòng)=斤+亠+6+丘百度文庫(kù)讓每個(gè)人平鄒地提升口我25sds一358 l&vJ*燈弘仆一弘卩一叫一(2-25)-(1(工

35、GZZ) p sds(2-26)可求得解析解，匹3爲(wèi)+如給3581(2-27)有7(/) = KXIN , & 限流倍數(shù),(2-25)以甩、,=豬7必代入式(2-24)得:III(2-22)可知起動(dòng)時(shí)間取決于電磁力矩和負(fù)載力矩之差，這涉及到負(fù)載的機(jī)械特性和K的變化。當(dāng)了 = 0時(shí)，即為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載此時(shí),式(2-25)變?yōu)?3581給定一個(gè)s和/值，由式(2-15)和式(2-16)求出與時(shí)間/的 關(guān)系，以式(2-18)求得兒值，代入式(2-27)求得兒值。對(duì)于了 = 1或2,只能用數(shù)值積分的方法計(jì)算式(225),對(duì)于皮帶運(yùn)輸機(jī)可近似看成恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，所以本文只對(duì)/ = 0的負(fù)載情形討論。百度文庫(kù)讓每

36、個(gè)人平鄒地提升口我26b恒轉(zhuǎn)矩起動(dòng)時(shí)124】起動(dòng)條件M= K皿 M 2N Ku(t)UN =/(f)Z”(228)由前面式(8)得/(0= 嚴(yán)小2冒2(2-29)V 叫由式(2-22),起動(dòng)時(shí)間，/ = _)- -375 MM-M2st恒轉(zhuǎn)矩起動(dòng)時(shí)間r, = _.勺區(qū)_)上_(2-29)1375 J AM“式中：AM = Memsf -M2 = AKM2N = CONST .由于AM是常數(shù)，設(shè)MWlLc,從式(2-29)解得:375AMr = C(l-5)(2-30)百度文庫(kù)讓每個(gè)人平鄒地提升口我27式(2-30)代入(229)則：/(r)=廣曲鏟 C /(2-31)90?; C式(2_30)

37、和式(2 31)代入(2_28)得Kv (/)與/的關(guān)系：圖28恒轉(zhuǎn)矩起動(dòng)時(shí)的電流曲線百度文庫(kù)讓每個(gè)人平鄒地提升口我28圖2-9電壓比心曲線C.電機(jī)以一定加速度起動(dòng)山于膠帶機(jī)在起停過(guò)程中會(huì)在膠帶中產(chǎn)生很大地應(yīng)力波動(dòng)，嚴(yán)重影 響著膠帶機(jī)的安全使用，為了限制起動(dòng)過(guò)程中的應(yīng)力波動(dòng)，國(guó)外資料推 薦使用三角形或正弦形加速度曲線，該文獻(xiàn)中推薦了一如圖所示的梯形 加速度曲線，可以滿足膠帶機(jī)安全起動(dòng)過(guò)程中，很好抑制應(yīng)力波動(dòng)的影 響。圖中取加速時(shí)間為八其中設(shè)g =t2 =t3（基波振動(dòng)周期），加速度曲線的計(jì)算式為:百度文庫(kù)讓每個(gè)人平鄒地提升口我29vt 0T2 0_1 【丄 T 0-1.訐詮彳1-竽)(0t =

38、M百度文庫(kù)讓每個(gè)人平鄒地提升口我37最小，所以在軟起動(dòng)中對(duì)起動(dòng)電流的抑制，加速轉(zhuǎn)矩越小，起動(dòng)過(guò)程愈 長(zhǎng)，能耗愈大，所以以恒流方式等限流方式軟起動(dòng)時(shí)，對(duì)限流的選擇應(yīng) 該考慮起動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短設(shè)置合理的起動(dòng)倍數(shù)，以盡量減小損耗。山前面對(duì)恒電流起動(dòng)、恒轉(zhuǎn)矩起動(dòng)、分段加速起動(dòng)三種悄形，分析 電機(jī)的起動(dòng)特性，對(duì)于以晶閘管為主體的固態(tài)軟起動(dòng)裝置，在減小硬件 配置的復(fù)雜性，降低成本的要求下，所能達(dá)到的比較理想的軟起動(dòng)裝置 可以以電流為主要控制對(duì)象，為某一特定應(yīng)用生成一比較理想的電流控 制曲線，來(lái)實(shí)施較好的軟起動(dòng)過(guò)程。對(duì)于山該電流曲線映射的電機(jī)軟起 動(dòng)過(guò)程是否理想，可以通過(guò)軟起動(dòng)過(guò)程的評(píng)價(jià)系統(tǒng)作出判別，這可以山

39、軟件實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)只對(duì)帶式輸送機(jī)這樣特定的應(yīng)用提出比較合理的電流 控制曲線，該電流曲線可以通過(guò)仿真映射出起動(dòng)過(guò)程中的()等其他曲 線是否合理。對(duì)于帶式輸送機(jī)的軟起動(dòng)系統(tǒng)，就應(yīng)該在給定的安全度范 圉內(nèi)，選擇最經(jīng)濟(jì)可靠的軟起動(dòng)系統(tǒng)何參數(shù)。3.軟起動(dòng)控制器的硬件設(shè)計(jì)軟起動(dòng)的主電路構(gòu)成在工業(yè)應(yīng)用中，例如三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓調(diào)速，常常消消到三相 交流調(diào)壓電路，即所謂的三相交流電壓變換器。如下圖所示，將三對(duì)反 并聯(lián)的晶閘管分別接至Y形的三相負(fù)載上就構(gòu)成一個(gè)典型的三相交流 調(diào)圧電路。不管是對(duì)單相或三相交流調(diào)壓器，對(duì)晶閘管的控制方式有：整周波 控制，這是一種脈沖電壓的方式，乂稱交流開關(guān)。如果釆用這種控制方 式進(jìn)

40、行調(diào)壓調(diào)速時(shí)，其優(yōu)點(diǎn)是：晶閘管可以在電壓或電流的過(guò)零時(shí)刻關(guān) 百度文庫(kù)-讓每個(gè)人平竽地提升口我38斷，則開關(guān)的損耗將減至最小，且輸出的電壓和電流波形為正弦波。但 在調(diào)速時(shí)，切斷交替的頻率不能太低，否則一方面會(huì)引起電機(jī)轉(zhuǎn)速的波 動(dòng)，列一方面每次接通電源相當(dāng)于一次異步電動(dòng)機(jī)的重新合閘的過(guò)程， 電源關(guān)斷時(shí)，電機(jī)氣隙中的磁場(chǎng)將山轉(zhuǎn)子中的瞬態(tài)電流來(lái)維持，并隨轉(zhuǎn) 子旋轉(zhuǎn)，氣隙磁場(chǎng)在定子繞組中感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)頻率將有所變化，當(dāng)斷流 間隔時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，這樣的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和重新接通時(shí)的電源電壓在相位上 可能會(huì)有相當(dāng)大的差別，這樣就會(huì)出現(xiàn)大的沖擊電流、棋至?xí)p壞晶閘 管。但如通斷頻率較高，每次通斷時(shí)間隔的交流周波數(shù)較少，則

41、采用的 這種整周波控制方法乂不能無(wú)級(jí)調(diào)速。所以多采用相位控制，電路應(yīng)滿足以下要求：a：為使三相電流形成通路，要求當(dāng)一相中有正向晶閘管導(dǎo)通 時(shí)，在它的相鄰相必須有反向晶閘管導(dǎo)通；b：為保證電路的起動(dòng)工作和在小導(dǎo)通角情況下的正常運(yùn)行， 晶閘管應(yīng)釆用雙脈沖或?qū)捗}沖觸發(fā)；c：為保證輸出電壓對(duì)稱并有相應(yīng)的控制范同.要求觸發(fā)信號(hào) 必須與交流電源有一致的相序和相位差。在圖4-2a所示電路中，要 求Tl、T3、T5（或T2、T4、T6）管的觸發(fā)信號(hào)相位差為120, T1與 T4、T2和T5、T3與T6的觸發(fā)信號(hào)相位差均為180 ,因此，晶閘 管的觸發(fā)順序?yàn)門l、T2、T3、T4、T5、T6相位差為60。百度文

42、庫(kù)il:何個(gè)人半竽地提升門我 60后.例如a = 90,分析管子導(dǎo)通狀況可知，在任 何時(shí)刻只可能有兩個(gè)晶閘管管同時(shí)導(dǎo)通，其輸出相電壓的波形如圖4-2d 所示。由圖可見.此時(shí)晶閘管在120區(qū)間，因電圧過(guò)零點(diǎn)兩次出現(xiàn)二次 導(dǎo)通現(xiàn)象，故而晶閘管的觸發(fā)脈沖應(yīng)是間隔60的雙脈沖或大干60的寬 脈沖。從波形的進(jìn)一步分析可知，當(dāng)a = 150時(shí)的交變輸出電壓為零。因 此，三相交流調(diào)壓電路控制角&山0變化到150時(shí)。輸出的交流電壓可 連續(xù)地山最大調(diào)節(jié)至零。三相交流調(diào)壓電路帶電阻和電感混合負(fù)載時(shí)，功率因數(shù)角HO時(shí), 分析工作很復(fù)雜，輸出電壓與電流存在相位差，在線電壓過(guò)零瞬間.晶 間管的導(dǎo)電并不停止，負(fù)載中仍有電

43、流流過(guò)。此時(shí)晶問(wèn)管的導(dǎo)通角&不 僅與控制角Q有關(guān)，而且還與負(fù)載功率因數(shù)角有關(guān)。如果負(fù)載是感應(yīng)電 動(dòng)機(jī)，則功牢因數(shù)角還要隨電機(jī)運(yùn)行情況的變化而變化。這更使波形分 析復(fù)雜化。微機(jī)控制的晶閘管觸發(fā)在直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)中所用的晶閘管驗(yàn)流電路及有源 逆變器都要進(jìn)行控制角&的控制，以改變大小。3.2.1同步電路在晶閘管整流裝置和晶閘管有源逆變器的觸發(fā)電路中，為了使每 一周波重復(fù)地在相同的相位上觸發(fā)晶閘管，所發(fā)信號(hào)必須與電源電壓同 步，即觸發(fā)信號(hào)與電源電壓保持固定的相位關(guān)系。在用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字 百度文庫(kù)-讓每個(gè)人平竽地提升口我43式觸發(fā)控制時(shí)，訃算機(jī)向晶閘管發(fā)出觸發(fā)信號(hào)的時(shí)刻也應(yīng)與陽(yáng)極電壓同 步。常

44、用的同步電路有兩種；單相同步電路和多相同步電路。1.單相同步電路所謂單相同步電路是指在三相整流電路或有源逆變電路中利 用某一相電源作為同步信號(hào)。先找到該相晶閘管導(dǎo)電自然換相點(diǎn)的 位置，從這點(diǎn)開始每隔60。產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，從而得到三相整流電 路的各個(gè)自然換相點(diǎn)。從各自然換相點(diǎn)算起，根據(jù)計(jì)算出的a值對(duì) 晶閘管進(jìn)行移相觸發(fā)控制。單相同步變壓器7；原邊是電源d相，副 邊電壓經(jīng)RC電路移相30后加到晶體三極管的基極上，每隔60在 B點(diǎn)獲得一個(gè)同步脈沖電壓。由于交流同步信號(hào)向后移相30。電壓 匕恰好是晶閘管VT1的自然換相點(diǎn)，匕被接到CTC1的CLK/ TRG1輸入端，作為CTC1的外觸發(fā)信號(hào)。CTC1

45、工作于計(jì)時(shí)工作方 式，定時(shí)（即60）,利用CTC1的5次回零脈沖經(jīng)ZC/T01送出與匕相 力口，便得到六個(gè)自然換相點(diǎn)。為了消除單相同步電路觸發(fā)脈沖的不對(duì)稱，可以采用帶鎖相環(huán) 的單相同步電路。交流d相同步信號(hào)接至鎖相環(huán)的相位給定輸入端上。壓控振蕩 器輸出信號(hào)的頻率是交流電源頻率的6倍，經(jīng)六分頻后接至相位反 饋輸入端，這樣鎖相環(huán)輸出信號(hào)的頻率就被“鎖定”為交流電源頻 率的六倍。將這鎖相環(huán)的輸出脈沖作為六相同步脈沖，這樣同步脈 沖的對(duì)稱度將不再受電源頻率波動(dòng)影響。百度文庫(kù)-讓每個(gè)人平竽地提升口我442.三相同步電路三相同步電路是利用三相交流同步信號(hào)，以使各相觸發(fā)脈沖均 與晶閘管陽(yáng)極電壓保持嚴(yán)格的相位

46、關(guān)系。它可用于三相零式整流電 路.三相橋式整流電路和三相橋式有源逆變器。同步變壓器7；的原邊接三相交流電源，副邊電圧經(jīng)RC移相后使 同步信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)正好都落在六個(gè)自然換相點(diǎn)上。山三個(gè)電壓比較 器把正弦信號(hào)變換成電源同頻率的方波。方波信號(hào)的上下跳變?cè)诹?個(gè)自然換相點(diǎn)上。本設(shè)計(jì)中的同步電路設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中用線電壓UAC ,作為同步信號(hào)。將電壓信號(hào)變成同 頻率的方波信號(hào)，輸入單片機(jī)的高速輸入HSI (Highspeed In)。 高速輸入器HIS用于記錄某一外部時(shí)間發(fā)生的時(shí)間，時(shí)間基準(zhǔn)山定 時(shí)器1提供。共可記錄8個(gè)事件。有4根輸入線，本設(shè)計(jì)采用用口。HIS可以鼎事件形式寄存器來(lái)選擇每一引腳可以檢測(cè)到的

47、外部 事件形式。高速輸入口捕捉每一次方波的正跳變，則每個(gè)周期有一 次跳變，通過(guò)高速輸出的時(shí)間寄存器可以讀出每次跳變得時(shí)刻，這 樣就可以算出信號(hào)的頻率。同步信號(hào)到達(dá)時(shí)，通過(guò)設(shè)定一個(gè)軟件定時(shí)器，用于六路脈沖的 觸發(fā)時(shí)間間隔控制。山前面的高速輸入HIS鎖定信號(hào)頻率。根據(jù)汁 算的頻率計(jì)算六路脈沖觸發(fā)的時(shí)間間隔，根據(jù)同步信號(hào)設(shè)定高速輸 出口 HSO的命令字，促使高速輸出安一定的順序發(fā)出脈沖，軟件部 分給出部分設(shè)計(jì)子程序。4.軟起動(dòng)控制器的軟件設(shè)計(jì)軟起動(dòng)控制器主程序設(shè)計(jì)百度文庫(kù)-讓每個(gè)人平竽地提升口我45控制器的主程序流程圖如圖4-1所示：主程序主要由初始化、系統(tǒng)診斷、設(shè)定最大觸發(fā)角、讀取給定的電 流值，

48、設(shè)置軟件定時(shí)器，在軟件定時(shí)中斷程序中，完成采樣和PID計(jì)算 及其完成觸發(fā)脈沖。系統(tǒng)的故障診斷為了檢測(cè)單片機(jī)工作是否正常，在系統(tǒng)投入丄作之前可以設(shè)置檢測(cè) CPU、內(nèi)存、接口等功能是否正常工作的檢測(cè)程序。對(duì)CPU的診斷方法, 對(duì)兩個(gè)常數(shù)A、B進(jìn)行試算，使它們滿足4A + V% B =的關(guān)系。如試算正確，則表示CPU工作正常，可以釆樣及數(shù)據(jù)處理了。如不正確, 則表明CPU有故障，程序轉(zhuǎn)故障處理。若CPU工作正常，則可進(jìn)一步 檢測(cè)內(nèi)存。對(duì)內(nèi)存的診斷分為對(duì)EPROM程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行 診斷。對(duì)EPROM程序存儲(chǔ)器的檢查可采用調(diào)用源程序中某一程序段， 連續(xù)調(diào)用三次的辦法，若計(jì)算結(jié)果均相同，表明EP

49、ROM Z作正常。對(duì) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM的檢查則采用以55H和A4H作為測(cè)試數(shù)據(jù)，采用這種 方法可檢測(cè)出每個(gè)存儲(chǔ)單元是否能存儲(chǔ)“0”或“1”以及能否正確地讀 出“0”或“1”，且可以確定對(duì)某一存儲(chǔ)單元讀寫數(shù)據(jù)時(shí)，是否會(huì)對(duì)其 它單元有影響，實(shí)踐表明這種檢測(cè)效果較為有效，可以發(fā)現(xiàn)芯片的問(wèn)題。 對(duì)單片機(jī)輸入輸出口功能的檢測(cè)，可采用全“0”及全“1”的代碼對(duì)各 口進(jìn)行讀寫操作，檢測(cè)結(jié)果是否正確。百度文庫(kù)讓每個(gè)人平鄒地提升口我46圖41主程序流程圖百度文庫(kù)-讓每個(gè)人平竽地提升口我47軟件定時(shí)器中斷程序設(shè)計(jì)中斷入口復(fù)位WDT 設(shè)定定時(shí)時(shí)間rA/D采樣、濾波1!計(jì)算觸發(fā)角 即觸發(fā)時(shí)間1從HSI.0高速輸入口

50、讀取同步信號(hào)時(shí)刻儺發(fā)時(shí)何一 / N現(xiàn)在時(shí)刻v /-1定時(shí)時(shí)間/Y-若是，則在定時(shí)時(shí)刻發(fā)出脈沖，設(shè)定己觸發(fā)標(biāo)志4-2軟件左時(shí)器中斷程序流程圖/百度文庫(kù)讓每個(gè)人平鄒地提升口我485.結(jié)論在完成硬件和軟件設(shè)計(jì)后，對(duì)儀器進(jìn)行了整體實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)山實(shí) 驗(yàn)電機(jī)、單片機(jī)系統(tǒng)、脈沖觸發(fā)板和可控硅主回路組成。實(shí)驗(yàn)電機(jī)采用 一臺(tái)三相四極鼠籠型異步電機(jī)，參數(shù)如下：“=200KW , UN =380V , IN = 350 , fN = 50HZ ,=0.(M2QX =0.137Q, x, =0.11C,= 0.0715,主回路山六只可控硅組成，兩兩反并聯(lián)接到每一相上。通過(guò)儀器的整機(jī)實(shí)驗(yàn)，可得出以下一些實(shí)驗(yàn)結(jié)論：a.

51、該控制器基本可以實(shí)現(xiàn)斜坡電壓和恒電流軟起動(dòng)，可以通過(guò)進(jìn) 一步現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證其運(yùn)行的可靠性。b.該軟起動(dòng)裝置以SCR為主體，采用電流閉環(huán)控制。通過(guò)根據(jù)不 同的運(yùn)行情況，山理論計(jì)算應(yīng)該可以找到一條比較滿意的電流曲線，來(lái) 實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的軟起動(dòng)過(guò)程。電流曲線可以通過(guò)仿真軟件驗(yàn)證其合理性。實(shí) 際的控制曲線生成比較麻煩。c.該起動(dòng)器釆用Intel公司的16位的高性能單片機(jī)8XC196KC, 由于其內(nèi)置了許多功能很強(qiáng)的外設(shè)，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)。通過(guò)單片機(jī)的最小系 統(tǒng)，再輔以簡(jiǎn)單外圉電路，就可以完成控制器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。d.以單片機(jī)控制的起動(dòng)裝置，操作方便，適用于任何電機(jī)的起動(dòng), 只要預(yù)先生成特定的起動(dòng)曲線。e.電流控制采用

52、PID算法，系數(shù)的選擇采用試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)確定，精 確度不是很高，有時(shí)需要不斷的湊試，條件成熟可以采用模糊控制的方 法，進(jìn)一步提高控制的精確性和軟起動(dòng)的性能。f.SCR為主體的軟起動(dòng)裝置的初級(jí)智能化所需要的辨識(shí)軟件極仿 真軟件還需要進(jìn)一步的工作來(lái)完成?？傊撥浧饎?dòng)器裝置輔以一些仿真軟件基本能實(shí)現(xiàn)不同情況下以 百度文庫(kù)-讓每個(gè)人平竽地提升口我49電流控制的軟起動(dòng)過(guò)程。百度文庫(kù)讓每個(gè)人平鄒地提升口我501、19942、3、4、5、6、7、出版社8、9、1998主要參考文獻(xiàn)單片機(jī)原理及接口技術(shù) 李朝青 北京航空航天大學(xué)出版社賴福新電機(jī)控制系統(tǒng)王鑒光電機(jī)控制系統(tǒng)許大中、賀益康電機(jī)控制許大中李仁定許世范1996上海交通大學(xué)1995機(jī)械丄業(yè)出版社浙江大學(xué)出版社19941995交流電機(jī)調(diào)速理論電機(jī)的微機(jī)控制浙江大學(xué)出版社機(jī)械丄業(yè)出版社1999陳穎 侯媛彬現(xiàn)代控制理論簡(jiǎn)明教程中國(guó)礦業(yè)大學(xué)8098單片機(jī)及其應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)劉復(fù)華清華出版社1992王毓東電機(jī)學(xué)浙江大學(xué)出版社199310、11、12、社 199713